Земная атмосфера поглощает практически все излучение небесных светил в диапазоне электромагнитного спектра с длиной волны короче 300 нм. Точное значение границы пропускания излучения атмосферой зависит от состояния озонового слоя и содержания в ней других молекул. Ультрафиолетовый (УФ) участок спектра (от 10 нм до 400 нм) доступен для наблюдения наземными оптическими инструментами только в диапазоне 300–400 нм. На более коротких длинах волн наблюдения возможны лишь с помощью заатмосферных приборов. Такие наблюдения дают важные уникальные (т. е. неполучаемые другими методами) научные данные. Внимание исследователей к этому диапазону объясняется широким спектром возможностей, открывающимися перед учеными при использовании наблюдений
Вселенной в УФ. Впервые заатмосферные наблюдения в УФ были проведены 10 октября 1946 года, когда с борта ракеты А-4 («Фау-2») был получен УФ-спектр Солнца. Только через десятилетие, в 1955 году, были впервые проведены УФ-наблюдения ночного неба. Наблюдения методами ультрафиолетовой звездная фотометрии (измерение блеска) и спектроскопии низкого разрешения были впервые осуществлены в 1957 и 1968 гг. соответственно. Изучение звезд в УФ-диапазоне по спектрам с высоким разрешением ведется с 1972 г. Напомним, что спектральное разрешение это величина, характеризующая способность отличать близкие по длине волны сигналы, равная отношению длины волны наблюдения к минимальной разнице длин волн, которую способен фиксировать прибор. С тех пор в мире проведено большое количество кратковременных космических экспериментов и запущено около двух десятков орбитальных космических аппаратов (обсерваторий) для долговременных наблюдений объектов в УФ. Даже знаменитый Космический телескоп имени Хаббла (КТХ) был спроектирован как инструмент прежде всего для наблюдений в УФ и является в настоящее время единственным инструментом для УФ-спектроскопии высокого разрешения.
Советские ученые и специалисты по космической технике также добились в УФ-исследованиях значительных достижений благодаря созданию космической обсерватории «Астрон» (рук. акад. А.А. Боярчук, главный конструктор А.А. Моишеев, головная организация – НПО им. С.А. Лавочкина, ныне АО «НПО Лавочкина»). С помощью спутника «Астрон» (1983–1989 гг.), на борту которого летал крупнейший в те годы космический телескоп «Спика» апертурой 80 см, был получен ряд важных результатов: определен темп истечения вещества из звезд различных спектральных классов; определено содержание химических элементов в атмосферах необычных (пе- кулярных) звезд классов Ар и Am; выявлены свойства нестационарных звезд (например, карликовых Новых), квазаров и галактик, галактических туманностей и диффузного ультрафиолетового излучения Галактики. «Астрону» удалось пронаблюдать такие объекты и явления, как водяная кома кометы Галлея (в 1985–1986 гг.) и вспышка сверхновой в Большом Магеллановом облаке в конце февраля 1987 г. (SN1987A).
Успех обсерватории «Астрон» и запуск обсерватории КТХ вдохновил отечественных ученых и специалистов на создание крупной обсерватории, сравнимой по возможностям с обсерваторией КТХ. Проект получил название «Спектр-УФ»; он стал одним из проектов российской серии «Спектр» наряду с проектами «Спектр-Р» (запу- щен в 2011 г., успешно завершил работу в 2018 г.) и «Спектр-РГ» (успешно
запущен в 2019 г. и уже дает уникальные результаты).
Целью проекта «Спектр-УФ» является создание космической обсерватории, предназначенной для проведения наблюдений в вакуумном и ближнем УФ-диапазонах электромагнитного спектра (115–310 нм). Проект «Спектр-УФ» известен как в российском, так и в мировом астрономическом сообществе также под названием «Всемирная космическая обсерватория – ультрафиолет» (WSO-UV, World Space Observatory – Ultraviolet). Ее основное назначение – детальное исследование астрономических объектов методами УФ-спектроскопии и построения высококачественных изображений на сравнительно малом поле зрения (до 10 угловых минут). Идея проекта «Спектр-УФ» возникла еще в конце 80-х годов прошлого века.
Однако вследствие огромных сложностей в стране периода 90-х – начала 2000-х, проект жил что называется «под капельницей». Но астрономы продвигали проект, надеясь на лучшее (см. публикации в ЗиВ, 2006, No 5; 2009, No 6). Промышленное фи- нансирование работ началось только с 2010 г. (с перерывом в 2015 г.). Головной организацией по космическому комплексу «Спектр-УФ» в целом является АО «НПО Лавочкина», головной научной организацией – ИНАСАН. Работы над проектом ведутся в большой кооперации, включающей помимо АО «НПО Лавочкина» и ИНАСАН ИКИ РАН, ФИАН, САО РАН, Лыткаринский завод оптического стекла, предприятия госкорпораций «Росатом» и Роскосмос и ряд других организаций. В проекте принимает участие Испания. По соглашению с Роскосмосом испанские коллеги поставляют приемники излучения для камер поля и участвуют в работах по созданию наземного научного комплекса. Заявку на участие в проекте сделала Япония, получено официальное письмо о намерениях от космического агентства Японии JAXA.
С помощью приборов проекта «Спектр-УФ» астрономы будут получать спектры слабых источников и строить изображения в УФ. Перед проектом поставлены достаточно амбициозные задачи достижения высокого спектрального разрешения (~55 000), очень высокого углового разрешения (лучше 0.1 угловой секунды), а для изучения слабых источников высокой проницающей способности. Выбор параметров телескопа Т-170М (диаметр главного зеркала – 170 см., фокальное отношение – 10) обеспечивает эти требования. По всей видимости, проект будет работать на орбите уже после завершения успешной работы КТХ (обсуждается 2024 г. как срок окончания работы), т. е. в период 2025–2030 гг. это будет единственный и поэтому крайне востребованный крупный УФ-телескоп. Согласно планам зарубежных космических агентств, следующие крупные
УФ-телескопы будут запущены не ранее начала 2030-х.
Обсерватория «Спектр-УФ» многоцелевая. Главные направления научных исследований с КА «Спектр-УФ» относятся к самым актуальным. Перечислим основные из них: поиск скрытого барионного (обычного) вещества во Вселенной (пока наблюдается лишь около 50% вещества); исследование энергетичных (в частности взрывных) процессов в галактиках, звездах и компактных объектах; исследование роли УФ-излучения в проблеме происхождения жизни во Вселенной. УФ-спектроскопия весьма перспективна для исследования атмосфер экзопланет. Напомним, что именно применение УФ-спектроскопии высокого разрешения с помощью спектрографа STIS (КТХ) впервые привело к открытию атмосферы экзопланеты HD209458b. Наблюдения экзопланет и детальное изучение их атмосфер поможет понять процессы формирования планет и их атмосфер и дальнейшую эволюцию этих систем. Научный комитет обсерватории «Спектр-УФ», включающий как российских так и зарубежных ученых лидеров УФ исследований, приступил к формированию Программы научных исследований. Научные планы проекта «Спектр-УФ» весьма амбициозны. Нас ожидает много захватывающих открытий, которые будут сдела- ны с ее помощью. Планируемый запуск в 2025 г. стимулирует команду «Спектр- УФ» в ИНАСАН работать очень интенсивно и ответственно.
статья взята из журнала - Земля и вселенная